Question

（9分）發射衛星時可用肼（N₂H₄）作燃料，二氧化氮作氧化劑，兩者反應生成氮氣和水蒸氣。已知：N₂(g) +2 O₂(g) = 2NO₂(g)；△H＝+67.7kJ·mol^－1
N₂H₄(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g)；△H＝-534kJ·mol^－1
1/2H₂(g) + 1/2F₂(g) = HF(g)；△H＝-269kJ·mol^－1
H₂(g) + 1/2O₂(g) = H₂O(g)；△H＝-242kJ·mol^－1
(1)肼和二氧化氮反應的熱化學方程式為                                   ；此反應用于火箭推進，除釋放大量能量和快速產生氣體外，還有一個很大的優點是：__________                                                     。
(2)有人認為若用氟氣代替二氧化氮作氧化劑，則反應釋放的能量更大。肼和氟氣反應的熱化學方程式為                                              ___。

Answer 1

(1) N₂H₄(g) + NO₂(g) ＝ 3/2 N₂(g) + 2H₂O(g)      △H＝－567.9kJ·mol^－1
產物為N₂和H₂O，對環境無污染。
(2) N₂H₄(g) +2 F₂(g) = N₂(g) + 4 HF(g)；△H＝－1126kJ·mol^－1

（1）考查蓋斯定律的應用。根據反應①N₂(g) +2 O₂(g) = 2NO₂(g)和反應②N₂H₄(g) + O₂(g) = N₂(g) + 2H₂O(g)可知，②－1/2①即得到 N₂H₄(g) + NO₂(g) ＝ 3/2 N₂(g) + 2H₂O(g)，所以反應熱是―534kJ·mol^－1―67.7kJ·mol^－1×1/2＝－567.9kJ·mol^－1。根據方程式可知，生成物是氮氣和水，對環境無污染。
（2）根據反應③1/2H₂(g) + 1/2F₂(g) = HF(g)和反應④可知，③×4－④×2＋②即得到N₂H₄(g) +2 F₂(g) = N₂(g) + 4 HF(g)，所以反應熱是－269kJ·mol^－1×4＋242kJ·mol^－1×2－534kJ·mol^－1＝－1126kJ·mol^－1。